RU2375382C2 - Method of producing alkyd resin - Google Patents

Method of producing alkyd resin Download PDF

Info

Publication number
RU2375382C2
RU2375382C2 RU2007149644/04A RU2007149644A RU2375382C2 RU 2375382 C2 RU2375382 C2 RU 2375382C2 RU 2007149644/04 A RU2007149644/04 A RU 2007149644/04A RU 2007149644 A RU2007149644 A RU 2007149644A RU 2375382 C2 RU2375382 C2 RU 2375382C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
terephthalic acid
mixture
product
alkyd resin
Prior art date
Application number
RU2007149644/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007149644A (en
Inventor
Равель Газимович Сабиров (RU)
Равель Газимович Сабиров
Людмила Алексеевна Тарасюк (RU)
Людмила Алексеевна Тарасюк
Альфия Асхатовна Мухаметзянова (RU)
Альфия Асхатовна Мухаметзянова
Нина Сергеевна Антипанова (RU)
Нина Сергеевна Антипанова
Раиса Михайловна Багаева (RU)
Раиса Михайловна Багаева
Зульфия Муждабаевна Гарипова (RU)
Зульфия Муждабаевна Гарипова
Ирик Винерович Садыков (RU)
Ирик Винерович Садыков
Original Assignee
Равель Газимович Сабиров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Равель Газимович Сабиров filed Critical Равель Газимович Сабиров
Priority to RU2007149644/04A priority Critical patent/RU2375382C2/en
Publication of RU2007149644A publication Critical patent/RU2007149644A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2375382C2 publication Critical patent/RU2375382C2/en

Links

Landscapes

  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method is described for producing alkyd resin, involving acidolysis of plant oil with terephthalic acid at 260°C for 1 to 1.5 hours with subsequent polycondensation of the obtained product with glycerin. Terephthalic acid is a mixture of organic acids, which are an incompletely oxidised product of oxidising p-xylene during production terephthalic acid, with the following composition, wt %: terephthalic acid - 80 to 87, p-toluic acid - 8 to 15, benzoic acid - up to 0.4, 4-carboxybenzldehyde - up to 0.1, and water - the rest.
EFFECT: method shortens duration of the polycondensation stage and reduces loss resulting from distillation of the acid component, prevention of formation of residue in the end product.
1 cl, 4 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к синтезу алкидных смол, используемых в качестве связующего при изготовлении лаков, грунтовок, эмалей общего назначения и других лакокрасочных материалов.The invention relates to the synthesis of alkyd resins used as a binder in the manufacture of varnishes, primers, general-purpose enamels and other paints and varnishes.

Известен способ получения алкидных смол путем алкоголиза растительных масел многоатомными спиртами с последующим взаимодействием продуктов алкоголиза с фталевым ангидридом [1].A known method of producing alkyd resins by alcoholysis of vegetable oils with polyhydric alcohols, followed by the interaction of the products of alcoholysis with phthalic anhydride [1].

Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса, а также использование катализатора основного характера, что требует дополнительных стадий очистки для получения товарного продукта необходимого качества.The disadvantage of this method is the long duration of the process, as well as the use of a basic catalyst, which requires additional purification steps to obtain a marketable product of the required quality.

Известно [2], что для интенсификации процесса получения алкидных смол, а также для улучшения технических свойств покрытий на основе алкидов используют модификаторы: малеиновый ангидрид, канифоль, бензойную кислоту, п-трет-бутилбензойную кислоту, а также описанные в работе [3] о-толуиловую кислоту и о-толуиловый альдегид.It is known [2] that in order to intensify the process of producing alkyd resins, as well as to improve the technical properties of coatings based on alkyds, modifiers are used: maleic anhydride, rosin, benzoic acid, p-tert-butylbenzoic acid, and also described in [3] about α-toluic acid and o-toluic aldehyde.

Основным недостатком перечисленных способов является необходимость материальных затрат на дополнительные реагенты. Но даже введение дополнительных реагентов и изменение технологических параметров не приводит к уменьшению продолжительности синтеза традиционных алкидных смол на основе фталевого ангидрида. Причиной является сложность при удалении реакционной воды, так как при температуре синтеза смол легко возгоняется фталевый ангидрид (Tпл=130°С с возг.), что вызывает дополнительные расходы, связанные с очисткой оборудования и потерей кислотного компонента.The main disadvantage of these methods is the need for material costs for additional reagents. But even the introduction of additional reagents and a change in technological parameters does not lead to a decrease in the duration of the synthesis of traditional alkyd resins based on phthalic anhydride. The reason is the difficulty in removing the reaction water, since phthalic anhydride is easily sublimated at the temperature of the synthesis of resins (T PL = 130 ° C per hect.), Which causes additional costs associated with cleaning the equipment and loss of the acid component.

Известен другой путь усовершенствования процесса синтеза алкидных смол с использованием новых видов исходных материалов, таких как изофталевая и терефталевая кислоты. Отличительной особенностью этих кислот по сравнению с фталевым ангидридом является высокая температура возгонки (≥300°С), что позволяет использовать их для получения алкидных смол при более высокой температуре синтеза с выводом реакционной воды методом сплавления, который (по сравнению с азеотропным выводом реакционной воды) более прост в аппаратурном оформлении и при обслуживании, не требует больших энергетических затрат.There is another way to improve the synthesis of alkyd resins using new types of starting materials, such as isophthalic and terephthalic acids. A distinctive feature of these acids in comparison with phthalic anhydride is the high sublimation temperature (≥300 ° С), which allows them to be used to produce alkyd resins at a higher synthesis temperature with the reaction water being withdrawn by the fusion method, which (compared to the azeotropic reaction water) more simple in hardware design and maintenance, does not require large energy costs.

Основным недостатком использования кислот в синтезе алкидных смол, отличных от о-фталевой, является высокая температура процесса (270-280°С) и плохая растворимость их в реакционной смеси, вследствие чего часть двухосновной кислоты не вступает в реакцию [4].The main disadvantage of using acids in the synthesis of alkyd resins other than o-phthalic is the high process temperature (270-280 ° C) and their poor solubility in the reaction mixture, as a result of which part of the dibasic acid does not react [4].

Известен способ получения модифицированных алкидных смол [5] на основе дикарбоновых кислот и многоатомных спиртов путем алкоголиза растительных масел в присутствии щелочных катализаторов и последующей этерификации полученной смеси неполных эфиров жирных кислот дикарбоновой кислотой в присутствии катализатора.A known method of producing modified alkyd resins [5] based on dicarboxylic acids and polyhydric alcohols by alcoholization of vegetable oils in the presence of alkaline catalysts and subsequent esterification of the resulting mixture of partial fatty acid esters with dicarboxylic acid in the presence of a catalyst.

В качестве катализатора этерификации используют 0,5-10% от веса реакционной смеси четвертичной соли аммония. С целью интенсификации процесса разложения катализатора, на стадии этерификации вводят 5-15 вес.% формальдегида в расчете на гидроксильные группы пентаэритрита. Это позволяет снизить температуру синтеза до 260°С и сократить длительность второй стадии до 3-х часов.As an esterification catalyst, 0.5-10% by weight of the reaction mixture of a quaternary ammonium salt is used. In order to intensify the process of decomposition of the catalyst, at the stage of esterification, 5-15 wt.% Formaldehyde is introduced based on the hydroxyl groups of pentaerythritol. This allows you to reduce the synthesis temperature to 260 ° C and reduce the duration of the second stage to 3 hours.

Недостатком данного способа являются дополнительные затраты на катализаторы, а также необходимость введения формальдегида для связывания катализатора этерификации.The disadvantage of this method is the additional cost of the catalysts, as well as the need for the introduction of formaldehyde to bind the esterification catalyst.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ [6], включающий ацидолиз растительного масла терефталевой кислотой и последующую полиэтерификацию при введении полиола. Данным способом получены прозрачные алкидные смолы.Closest to the claimed technical solution is the method [6], including acidolysis of vegetable oil with terephthalic acid and subsequent polyesterification with the introduction of the polyol. In this way, transparent alkyd resins are obtained.

Недостатком данного способа является то, что длительность стадии полиэтерификации составляет 4 часа, а высокая стоимость очищенной терефталевой кислоты не дает возможность использовать его в промышленности.The disadvantage of this method is that the duration of the polyesterification step is 4 hours, and the high cost of purified terephthalic acid does not make it possible to use it in industry.

Задачей предлагаемого способа является получение алкидной смолы методом ацидолиза с применением отхода производства ТФК.The objective of the proposed method is to obtain an alkyd resin by the method of acidolysis using waste production of TPA.

Задача решается за счет использования в качестве двухосновной кислоты смеси терефталевой кислоты с недоокисленными промежуточными продуктами окисления п-ксилола (смесь органических кислот - СОК), которая образуется в процессе получения очищенной терефталевой кислоты и, фактически, является отходом производства. СОК имеет следующий состав, мас.%:The problem is solved by using as a dibasic acid a mixture of terephthalic acid with unoxidized intermediate products of p-xylene oxidation (a mixture of organic acids - JUICE), which is formed in the process of obtaining purified terephthalic acid and, in fact, is a waste product. JUICE has the following composition, wt.%:

терефталевая кислотаterephthalic acid 80-8780-87 п-толуиловая кислотаp-toluic acid 8-158-15 бензойная кислотаbenzoic acid до 0,4up to 0.4 4-карбоксибензальдегид4-carboxybenzaldehyde до 0,1up to 0.1 остальноеrest водаwater

Изобретение иллюстрируется следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

В колбу загружают масло и СОК. Постепенно нагревают до 260°С, при этой температуре проводят ацидолиз масла терефталевой кислотой до достижения кислотного числа реакционной массы ~80 мг КОН/г. Затем снижают температуру до 230°С и загружают глицерин в течение 40 минут. Повышают температуру до 260°С, выдерживают реакционную массу до кислотного числа не более 15 мг КОН/г и удовлетворительной вязкости 50%-ного раствора смолы в смеси органических растворителей.Oil and JUICE are charged into the flask. Gradually heated to 260 ° C, at this temperature, the oil is acidified with terephthalic acid until the acid number of the reaction mass reaches ~ 80 mg KOH / g. Then the temperature is reduced to 230 ° C and glycerin is charged for 40 minutes. Raise the temperature to 260 ° C, maintain the reaction mass to an acid number of not more than 15 mg KOH / g and a satisfactory viscosity of a 50% resin solution in a mixture of organic solvents.

Таблица 1Table 1 Рецептуры алкидных смолAlkyd Resin Formulations КомпонентыComponents РецептураRecipe 1one 22 33 4four Подсолнечное маслоSunflower oil 54,354.3 5656 -- 4646 Льняное маслоLinseed oil -- -- 6262 -- КанифольRosin -- -- -- 11*eleven* СОКJUICE 3232 30thirty 2626 2828 ГлицеринGlycerol 13,713.7 14fourteen 1212 15fifteen * - канифоль загружают вместе с маслом* - rosin is loaded with oil

Таблица 2table 2 Технологические нормыTechnological standards ПоказателиIndicators 1one 22 33 4four Температура ацидолиза, °СAcidolysis temperature, ° С 260260 260260 260260 260260 Длительность ацидолиза, чDuration of acidolysis, h 1,51,5 1one 1,51,5 1,51,5 Температура поликонденсации, °СPolycondensation temperature, ° С 260260 260260 260260 260260 Длительность поликонденсации, чThe duration of the polycondensation, h 1,81.8 1,51,5 1,71.7 1,81.8 Вязкость 50%-ного раствора в смеси уайт-спирит - ксилол по ВЗ-4, сThe viscosity of a 50% solution in a mixture of white spirit - xylene according to VZ-4, s 8686 4343 7171 4848 Кислотное число, мг КОН/гAcid number, mg KOH / g 15,015.0 1010 15,015.0 9,69.6 Цвет 50%-ного раствора в смеси уайт-спирит - ксилол по ИМШ, мг J2/100 см3 Color of a 50% solution in a mixture of white spirit - xylene at MHI mg J 2/100 cm 3 4040 4040 4040 8080

По окончании синтеза и охлаждения алкида до 180°С готовят 50%-ый раствор смолы в смеси растворителей уайт-спирт:ксилол (3:2), измеряют его вязкость по вискозиметру ВЗ-4, оценивают цвет по иодометрической шкале. Покрытия для испытаний готовят нанесением на металлические пластинки раствора алкидных смол в смеси растворителей с сиккативом ЖК-1 (до 3% от массы лака). После нанесения путем окунания лаковые покрытия сушат при температуре 20°С в течение 24 часов, после чего подвергают испытаниям.Upon completion of the synthesis and cooling of the alkyd to 180 ° C, a 50% solution of the resin in a white alcohol: xylene (3: 2) solvent mixture is prepared, its viscosity is measured using a VZ-4 viscometer, and the color is evaluated on an iodometric scale. Coatings for testing are prepared by applying to a metal plate a solution of alkyd resins in a mixture of solvents with a desiccant ZhK-1 (up to 3% by weight of varnish). After application by dipping, the varnish coatings are dried at a temperature of 20 ° C for 24 hours, after which they are tested.

Таблица 3Table 3 Показатели покрытий на основе алкидных смолAlkyd Resin Coatings ПоказателиIndicators 1one 22 33 4four Внешний вид пленкиThe appearance of the film Прозрачн.Transparent Прозрачн.Transparent Прозрачн. с незнач. опалесценциейTransparent with insignificant. opalescence Прозрачн.Transparent Высыхаемость до ст.3 за 24 ч при 20°СDrying up to st. 3 in 24 hours at 20 ° С полнаяcomplete полнаяcomplete полнаяcomplete полнаяcomplete Твердость покрытия по маятниковому прибору типа ТМЛ, усл. едThe hardness of the coating according to the pendulum device type TML, conv. units 0,110.11 0,100.10 0,120.12 0,100.10 Эластичность пленки при изгибе, ммThe elasticity of the film in bending, mm 1one 1one 1one 1one Адгезия пленки, баллыFilm adhesion, points 1one 1one 1one 1one Стойкость при 20°С к статическому воздействию воды, чResistance at 20 ° С to static action of water, h 4848 4848 4848 4848

На основе полученного лака №1 приготовлены грунтовка по рецептуре ГФ-021 и эмаль белого цвета - ПФ-115. Результаты испытаний полученных лакокрасочных материалов, приведенные в таблице 4, соответствуют требованиям ГОСТ.Based on the obtained varnish No. 1, a primer according to the recipe GF-021 and white enamel - PF-115 were prepared. The test results of the obtained paints and varnishes given in table 4, meet the requirements of GOST.

Таблица 4Table 4 Результаты испытаний лакокрасочных материаловTesting results of paints and varnishes № п/пNo. p / p ПоказателиIndicators ГрунтовкаPrimer ЭмальEnamel 1.one. Цвет пленкиFilm color Красно-коричневый оттенокRed brown shade -- 2.2. Блеск пленки по фотоэлектрическому блескомеру, %Gloss of the film according to the photoelectric glossmeter,% -- 6161 3.3. Адгезия, баллыAdhesion points 1one 1one 4.four. Время высыхания до ст.3 при 20°СDrying time to st.3 at 20 ° C 2424 2424 5.5. Массовая доля нелетучих веществ, %Mass fraction of nonvolatile substances,% 7171 7272 6.6. Условная вязкость при 20°С по ВЗ-4, сConditional viscosity at 20 ° С according to VZ-4, s 9090 100one hundred 7.7. Эластичность пленки при изгибе, ммThe elasticity of the film in bending, mm 1one 1one 8.8. Стойкость при 20°С к статич. воздействию воды, чResistance at 20 ° C to static. exposure to water, h -- 1010 9.9. Стойкость при 20°С к статич. воздействию 3%-го раствора хлористого натрия, чResistance at 20 ° C to static. the impact of a 3% solution of sodium chloride, h 2424 -- 10.10. Стойкость при 20°С к статич. воздействию минерального масла, чResistance at 20 ° C to static. exposure to mineral oil, h 4848 -- 11.eleven. Стойкость при 20°С к статич. воздействию трансформаторного масла, чResistance at 20 ° C to static. exposure to transformer oil, h -- 2424 12.12. Стойкость при 20°С к статич. воздействию 0,5%-ного раствора моющего средства, минResistance at 20 ° C to static. exposure to a 0.5% solution of detergent, min -- 15fifteen

Таким образом, описанный способ получения алкидных смол позволяет:Thus, the described method for producing alkyd resins allows you to:

использовать СОК в качестве двухосновного кислотного компонента вместо очищенной терефталевой кислоты, что существенно снижает в, сравнении с прототипом, стоимость конечного продукта;use RNS as a dibasic acid component instead of purified terephthalic acid, which significantly reduces, in comparison with the prototype, the cost of the final product;

сократить ~ в 2 раза длительность стадии полиэтерификации;reduce ~ 2 times the duration of the polyesterification stage;

сократить потери в результате возгонки кислотного компонента, исключить образование осадка в конечном продукте за счет полного превращения двухосновной кислоты;reduce losses due to sublimation of the acid component, eliminate the formation of precipitate in the final product due to the complete conversion of the dibasic acid;

получить экономический эффект от исключения из процесса получения алкидных смол катализатора и, соответственно, фильтрации под давлением готового продукта;get the economic effect of exclusion from the process of obtaining alkyd resin catalysts and, accordingly, filtration under pressure of the finished product;

получить прозрачную светлую глифталевую смолу с показателем цветности 40 мг J2/100 см3 за счет сокращения длительности синтеза.to obtain a transparent resin with a light Gliphtal chrominance indicator 40 mg J 2/100 cm 3 by reducing the duration of the synthesis.

Список используемой литературыBibliography

1. Соломон Д. Химия органических пленкообразователей. М.: Химия, 1971 г. - 319 с.1. Solomon D. Chemistry of organic film formers. M .: Chemistry, 1971 - 319 p.

2. Охрименко И.С., Верхоланцев В.В. Химия и технология пленкообразующих веществ. - Л.: Химия, 1978 г. - 392 с.2. Okhrimenko I.S., Verkholantsev V.V. Chemistry and technology of film-forming substances. - L .: Chemistry, 1978 - 392 p.

3. А.с. СССР. №1669926, 1991 г.3. A.S. THE USSR. No. 1669926, 1991

4. Ind and End. Chem, 44, №7, 1952, 1595-1600.4. Ind and End. Chem, 44, No. 7, 1952, 1595-1600.

5. A.с. CCCP, №622822, 1978 г.5. A.s. CCCP No. 622822, 1978

6. US №2991259, 1961 г.6. US No. 2991259, 1961

Claims (1)

Способ получения алкидных смол, включающий ацидолиз растительного масла терефталевой кислотой с последующим взаимодействием полученного продукта с глицерином, отличающийся тем, что в качестве терефталевой кислоты используют смесь органических кислот, являющуюся недоокисленным продуктом окисления п-ксилола в процессе производства терефталевой кислоты, следующего состава, мас.%:
терефталевая кислота 80-87 п-толуиловая кислота 8-15 бензойная кислота до 0,4 4-карбоксибензальдегид до 0,1 вода остальное
The method of producing alkyd resins, including acidolysis of vegetable oil with terephthalic acid followed by the interaction of the obtained product with glycerin, characterized in that a mixture of organic acids is used as terephthalic acid, which is an unoxidized product of the oxidation of p-xylene in the production of terephthalic acid, of the following composition, wt. %:
terephthalic acid 80-87 p-toluic acid 8-15 benzoic acid up to 0.4 4-carboxybenzaldehyde up to 0.1 water rest
RU2007149644/04A 2007-12-26 2007-12-26 Method of producing alkyd resin RU2375382C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007149644/04A RU2375382C2 (en) 2007-12-26 2007-12-26 Method of producing alkyd resin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007149644/04A RU2375382C2 (en) 2007-12-26 2007-12-26 Method of producing alkyd resin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007149644A RU2007149644A (en) 2009-07-10
RU2375382C2 true RU2375382C2 (en) 2009-12-10

Family

ID=41045377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007149644/04A RU2375382C2 (en) 2007-12-26 2007-12-26 Method of producing alkyd resin

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375382C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454438C1 (en) * 2011-04-05 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет", ГОУ ВПО БашГУ Method of producing alkyd resins
RU2644165C1 (en) * 2017-01-31 2018-02-08 Общество с ограниченной ответственностью "Спецлак" (ООО "Спецлак") Method of production of pentaftail alkyde resin

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454438C1 (en) * 2011-04-05 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет", ГОУ ВПО БашГУ Method of producing alkyd resins
RU2644165C1 (en) * 2017-01-31 2018-02-08 Общество с ограниченной ответственностью "Спецлак" (ООО "Спецлак") Method of production of pentaftail alkyde resin

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007149644A (en) 2009-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2375382C2 (en) Method of producing alkyd resin
US2469371A (en) Process of reacting glyceride oils
EP3209703B1 (en) Polyesters
Dizman et al. Alkyd resins produced from bio-based resources for more sustainable and environmentally friendly coating applications
DE2441922C2 (en) Process for the production of air-drying, fatty acid-modified alkyd resins and their use
RU2385332C2 (en) Method of producing alkyd resin
US2381888A (en) Process of making mixed esters
US4251406A (en) Water-borne alkyds
Todorov Surface coatings based on glycerol phase and waste polyethylene terephthalate
SU622824A1 (en) Method of obtaining polyester resing
RU2200741C1 (en) Method of synthesis of alkyd resin (versions) and paint and varnish material based on thereof
US2890186A (en) Modified dialkyl fumarate alkyd resin reacted with a vinyl aromatic compound, a vinyl cyanide and an acrylate
US3238161A (en) Furan carboxylic acid-modified alkyd resin and process of making the same
US4217257A (en) Alkyd resins with use of multifunctional monomers
US3226348A (en) Novel alkyd resins modified with tris-(hydroxymethyl)aminomethane
US4145319A (en) Process for preparing water-soluble alkyds modified with multifunctional monomers
SU1126566A1 (en) Process for preparing component for paint and varnish compositions
RU2249017C1 (en) Alkyd resin production process (options) and lacquer material based thereon
ES2962868T3 (en) Cyclic ether and hydroxyl containing compositions useful for producing fast drying alkyd polymers and methods for manufacturing such cyclic ether and hydroxyl containing compositions
SU443888A1 (en) Method for preparing modified alkyd resins
SU438663A1 (en) The method of obtaining waterborne alkyd resins
RU2454438C1 (en) Method of producing alkyd resins
US2804467A (en) Process for dehydrating castor oil
SU975764A1 (en) Process for producing oil and resin varnish
RU2015143C1 (en) Method of synthesis of modified alkyd resins

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101227